專利名稱：微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種微型仿生航空飛行器，尤其是一種具有撲翼裝置的仿生微型飛行器。
三、技術(shù)內(nèi)容1、技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置，該撲翼裝置模仿昆蟲撲翼裝置的結(jié)構(gòu)、變形和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使得安裝了該種“仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置”的微型仿生飛行器有兩對(duì)(或一對(duì))可以像昆蟲翅膀一樣運(yùn)動(dòng)的機(jī)翼，從而使得微型仿生飛行器有可能像昆蟲一樣自由、靈活、敏捷地飛行。
2、技術(shù)方案本發(fā)明提供的微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置，由平面機(jī)翼、電磁驅(qū)動(dòng)器、控制系統(tǒng)、機(jī)身所組成，平面機(jī)翼包括平面網(wǎng)狀骨架、消顫振塊、薄膜、后動(dòng)力軸、中動(dòng)力軸、前動(dòng)力軸、平面網(wǎng)狀骨架主軸，電磁驅(qū)動(dòng)器包括線圈軸、線圈、彈簧、永久磁鐵；薄膜粘結(jié)在平面網(wǎng)狀骨架上，形成翼面，每個(gè)平面網(wǎng)狀骨架有3根較粗的平面網(wǎng)狀骨架主軸，平面網(wǎng)狀骨架主軸在機(jī)翼的根部伸出有后、中、前3根平行的后動(dòng)力軸、中動(dòng)力軸和、前動(dòng)力軸，該三個(gè)動(dòng)力軸的軸線垂直于飛行器縱向的中心線，每個(gè)平面機(jī)翼前沿的中偏外側(cè)粘有一個(gè)消顫振塊；對(duì)應(yīng)每一個(gè)平面機(jī)翼的每根動(dòng)力軸，由內(nèi)外2個(gè)獨(dú)立的、位置相互平行的電磁驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，電磁驅(qū)動(dòng)器的線圈軸的一端固定在機(jī)身上，線圈繞在線圈軸上，彈簧的一端同線圈軸相連接，彈簧的另一端連接在動(dòng)力軸上，在彈簧內(nèi)、動(dòng)力軸上固定有永久磁鐵，線圈軸、線圈、彈簧、永久磁鐵的軸線相互重合，且垂直于機(jī)翼翼面和動(dòng)力軸；每個(gè)該裝置至少有一對(duì)平面機(jī)翼和12個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)器，左右對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身上。按照由平面機(jī)翼的前沿向后，由平面機(jī)翼內(nèi)根部(翼根)向外(翼尖)的次序，平面網(wǎng)狀骨架的直徑由大變小。電磁驅(qū)動(dòng)器中的永久磁鐵為圓柱形永久磁鐵，圓柱形永久磁鐵的北極(或南極)端面固定在平面機(jī)翼根部的動(dòng)力軸上每個(gè)機(jī)翼包括平面網(wǎng)狀骨架、薄膜和消顫振塊。平面網(wǎng)狀骨架和薄膜分別模仿昆蟲翅膀骨架和翅膀膜，薄膜粘結(jié)在平面網(wǎng)狀骨架上，形成翼面。
使用時(shí)，將每個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)器的線圈和微型飛行器的控制系統(tǒng)相連接，由控制系統(tǒng)給出控制電流信號(hào)，電流流過線圈產(chǎn)生電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)永久性磁鐵向上、向下運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)和永久磁鐵相連的動(dòng)力軸，也就驅(qū)動(dòng)了機(jī)翼。當(dāng)一個(gè)機(jī)翼的3根動(dòng)力軸上的內(nèi)側(cè)驅(qū)動(dòng)器都向上推內(nèi)側(cè)的永久性磁鐵、外側(cè)的驅(qū)動(dòng)器都向下拉外側(cè)的永久性磁鐵時(shí)，整個(gè)機(jī)翼就實(shí)現(xiàn)了向下?lián)湟淼膭?dòng)作；如果前動(dòng)力軸上的驅(qū)動(dòng)器都向上推磁鐵，后動(dòng)力軸上的驅(qū)動(dòng)器都向下拉磁鐵，整個(gè)機(jī)翼就實(shí)現(xiàn)了機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)控制電流信號(hào)的頻率，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)翼的快速運(yùn)動(dòng)(如快速撲動(dòng)和扭轉(zhuǎn)等)。改變控制電流信號(hào)的電流強(qiáng)度和電流方向，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)翼的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。在飛行器控制系統(tǒng)指揮下，所有驅(qū)動(dòng)器協(xié)調(diào)動(dòng)作，就可以實(shí)現(xiàn)微型飛行器的各種簡(jiǎn)單的和復(fù)雜的飛行動(dòng)作。
3、技術(shù)效果本發(fā)明的微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置，模仿昆蟲撲翼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、變形和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使得安裝了該種“仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼系統(tǒng)”的微型仿生飛行器有兩對(duì)(或一對(duì))可以像昆蟲翅膀一樣運(yùn)動(dòng)的機(jī)翼，從而使得微型仿生飛行器有可能像昆蟲一樣自由、靈活、敏捷地飛行，具體如下(1)本發(fā)明的“微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置”，可通過每6個(gè)獨(dú)立電磁驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)一個(gè)機(jī)翼，實(shí)現(xiàn)每個(gè)機(jī)翼的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，從而可以模仿昆蟲翅膀的運(yùn)動(dòng)。
(2)本發(fā)明的“微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置”，機(jī)翼由平面網(wǎng)狀骨架、薄膜和消顫振塊組成，在飛行過程中可以像昆蟲翅膀一樣變形，消顫振塊可以消除機(jī)翼的顫振。
(3)本發(fā)明的“微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置”，可通過每6個(gè)獨(dú)立電磁驅(qū)動(dòng)器改變一個(gè)機(jī)翼的形狀，使機(jī)翼成空間曲面，從而可以獲得和平面機(jī)翼不同的氣動(dòng)特性。
(4)本發(fā)明的“微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置”，可獨(dú)立控制每一個(gè)機(jī)翼，通過使不同機(jī)翼的不同運(yùn)動(dòng)方式像協(xié)調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)飛行器的勻速平飛、加速、減速、前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、爬升、俯沖等運(yùn)動(dòng)。
(5)本發(fā)明的“微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置”構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝方便。
圖2是本發(fā)明

圖1的后視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明圖2的局部A放大結(jié)構(gòu)示意圖。其中有線圈軸9、線圈10、彈簧11、圓柱形永久磁鐵12。
圖4是本發(fā)明圖1的左側(cè)機(jī)翼部件和永久性磁鐵仰視放大示意圖。其中有平面網(wǎng)狀骨架的主軸13。
圖5一對(duì)機(jī)翼的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
五、體實(shí)施方案本發(fā)明提供的微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置，由平面機(jī)翼即包括平面網(wǎng)狀骨架1、消顫振塊2、薄膜3、后動(dòng)力軸4、中動(dòng)力軸5、前動(dòng)力軸6、平面網(wǎng)狀骨架的主軸13以及電磁驅(qū)動(dòng)器即包括線圈軸9、線圈10、彈簧11、永久磁鐵12、和控制系統(tǒng)7、機(jī)身8組成。
首先根據(jù)昆蟲翅膀(如蜻蜒)的前后翼的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)和翼眼(蜻蜒的消顫振塊)的形狀和相對(duì)尺寸，設(shè)計(jì)本撲翼系統(tǒng)前后翼的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)1和消顫振塊2，依據(jù)所設(shè)計(jì)的撲翼系統(tǒng)網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)1和消顫振塊2結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)加工模具；然后，平面網(wǎng)狀骨架1(包括后動(dòng)力軸4、中動(dòng)力軸5、前動(dòng)力軸6和平面網(wǎng)狀骨架的主軸13)和消顫振塊2可以由塑料一次性整體注模成形，且消顫振塊2和平面網(wǎng)狀骨架1連接在一起。每個(gè)機(jī)翼前沿、中偏外側(cè)粘有一個(gè)消顫振塊2。薄膜3可以使用食品保鮮膜，薄膜3粘結(jié)在平面網(wǎng)狀骨架上1，形成翼面。每個(gè)平面網(wǎng)狀骨架有3根較粗的主軸13，主軸13在機(jī)翼的根部伸出有后、中、前3根平行的后動(dòng)力軸4、中動(dòng)力軸5和前動(dòng)力軸6，動(dòng)力軸的軸線垂直于飛行器縱向(前后)中心線。
機(jī)翼的每根動(dòng)力軸由內(nèi)外2個(gè)獨(dú)立的、位置相互平行的電磁驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，每個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)器由線圈軸9、線圈10、彈簧11、圓柱形永久磁鐵12組成，線圈軸9、線圈10、彈簧11、圓柱形永久磁鐵12的軸線相互重合，且垂直于機(jī)翼翼面和動(dòng)力軸。電磁驅(qū)動(dòng)器各部件和機(jī)翼動(dòng)力軸的相互關(guān)系如下首先在機(jī)翼根部的每個(gè)后動(dòng)力軸4(或中動(dòng)力軸5、前動(dòng)力軸6)上沿軸向、間隔粘結(jié)上2塊平行的圓柱形永久磁鐵12，圓柱形永久磁鐵12的北極(或南極)端面固定在機(jī)翼根部的后動(dòng)力軸4(或中動(dòng)力軸5、前動(dòng)力軸6)上，圓柱形永久磁鐵12的軸線垂直于翼面。然后將2根平行的彈簧11分別套在每個(gè)圓柱形永久磁鐵套12外，每塊圓柱形永久磁鐵12的軸線和套在其外部的那根彈簧11的軸線重合，且它們的軸線都垂直于翼面，套在永久磁鐵12外的彈簧11的一端也粘結(jié)在動(dòng)力軸的同一位置，2根彈簧的另一端又分別同2根平行的線圈軸9相粘結(jié)，具體是彈簧11的端面粘結(jié)在線圈軸9的一端面上，彈簧11的軸線和線圈軸9的軸線重合，2根線圈軸9的另一端平行固定在機(jī)身8上，2個(gè)線圈10分別繞在2個(gè)線圈軸9上。所有的電磁驅(qū)動(dòng)器由控制系統(tǒng)7控制，至此便可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
實(shí)際撲翼系統(tǒng)可以只有一對(duì)翅膀。
權(quán)利要求
1.一種微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置，其特征在于該撲翼裝置由平面機(jī)翼、電磁驅(qū)動(dòng)器、控制系統(tǒng)(7)、機(jī)身(8)所組成，平面機(jī)翼包括平面網(wǎng)狀骨架(1)、消顫振塊(2)、薄膜(3)、后動(dòng)力軸(4)、中動(dòng)力軸(5)、前動(dòng)力軸(6)、平面網(wǎng)狀骨架主軸(13)，電磁驅(qū)動(dòng)器包括線圈軸(9)、線圈(10)、彈簧(11)、永久磁鐵(12)；薄膜(3)粘結(jié)在平面網(wǎng)狀骨架(1)上，形成翼面，每個(gè)平面網(wǎng)狀骨架(1)有3根較粗的平面網(wǎng)狀骨架主軸(13)，平面網(wǎng)狀骨架主軸(13)在機(jī)翼的根部伸出有后、中、前3根平行的后動(dòng)力軸(4)、中動(dòng)力軸(5)和、前動(dòng)力軸(6)，該三個(gè)動(dòng)力軸的軸線垂直于飛行器縱向的中心線，每個(gè)平面機(jī)翼前沿的中偏外側(cè)粘有一個(gè)消顫振塊(2)；對(duì)應(yīng)每一個(gè)平面機(jī)翼的每根動(dòng)力軸，由內(nèi)外2個(gè)獨(dú)立的、位置相互平行的電磁驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，電磁驅(qū)動(dòng)器的線圈軸(9)的一端固定在機(jī)身(8)上，線圈(10)繞在線圈軸(9)上，彈簧(11)的一端同線圈軸(9)相連接，彈簧(11)的另一端連接在動(dòng)力軸上，在彈簧(11)內(nèi)、動(dòng)力軸上固定有永久磁鐵(12)，線圈軸(9)、線圈(10)、彈簧(11)、永久磁鐵(12)的軸線相互重合，且垂直于機(jī)翼翼面和動(dòng)力軸；每個(gè)該裝置至少有一對(duì)平面機(jī)翼和電磁驅(qū)動(dòng)器，左右對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身(8)上。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置，其特征在于按照由平面機(jī)翼的前沿向后，由平面機(jī)翼內(nèi)根部向外的次序，平面網(wǎng)狀骨架(1)的直徑由大變小。
3根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置，其特征在于電磁驅(qū)動(dòng)器中的永久磁鐵(12)為圓柱形永久磁鐵，圓柱形永久磁鐵的北極或南極端面固定在平面機(jī)翼根部的動(dòng)力軸上
全文摘要
微型飛行器的仿生電磁驅(qū)動(dòng)撲翼裝置是一種微型仿生航空飛行器，該裝置由平面機(jī)翼、電磁驅(qū)動(dòng)器、控制系統(tǒng)7、機(jī)身8所組成，薄膜3粘結(jié)在平面網(wǎng)狀骨架1上，形成翼面，每個(gè)平面網(wǎng)狀骨架1有3根較粗的平面網(wǎng)狀骨架主軸13，平面網(wǎng)狀骨架主軸13在機(jī)翼的根部伸出有后、中、前3根平行的動(dòng)力軸軸，該三個(gè)動(dòng)力軸的軸線垂直于飛行器縱向的中心線，每個(gè)平面機(jī)翼前沿的中偏外側(cè)粘有一個(gè)消顫振塊2；對(duì)應(yīng)每一個(gè)平面機(jī)翼的每根動(dòng)力軸，由內(nèi)外2個(gè)獨(dú)立的、位置相互平行的電磁驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，線圈軸9、線圈10、彈簧11、永久磁鐵12的軸線相互重合，且垂直于機(jī)翼翼面和動(dòng)力軸；每個(gè)該裝置至少有一對(duì)平面機(jī)翼和12個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)器，左右對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身8上。
文檔編號(hào)B64C33/02GK1453185SQ0311294
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者韓玉林 申請(qǐng)人:東南大學(xué)